BRPI0901570A2 - porta-ferramenta provido de um meio de amortecimento - Google Patents

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Abstract

PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO. A presente invenção tem por objeto um porta-ferramenta, tal como o cabeçote de fresagem (1) ou o veio de transmissão porta-fresa, provido de um meio de amortecimento (2) sob forma de um corpo alongado disposto num compartimento de extremidade (3) do porta-ferramenta (1), de forma e de dimensão correspondentes, e fechado à sua extremidade por um corpo (4) de recepção de um cabeçote de fresagem ou por um elemento porta-fresa. Porta-ferramenta caracterizado pelo fato de que o meio de amortecimento (2) é de tipo unicamente de absorção radial e é provido de ao menos um meio (5) elasticamente deformável, ao menos perto de cada extremidade, com esses meios (5) elasticamente deformáveis estendendo-se entre o envoltório do meio de amortecimento (2) e a parede do compartimento (3) do porta-ferramenta (1) sendo fixados entre a parede do compartimento (3) e o meio de amortecimento (2) e com as extremidades do meio de amortecimento estendendo-se no compartimento (3) sem tensão. A invenção é mais especificamente aplicável à área de acessórios de máquinas-ferramentas, de controle digital, centros de usinagem, células e fábricas flexíveis.

Description

"PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO"
DESCRIÇÃO
A presente invenção relaciona-se com a área de acessórios de máquinas-ferramentas, de controle digital, centros de usinagem, células e fábricas flexíveis etem por objeto um porta-ferramenta provido de um meio de amortecimento.
Os porta-ferramentas têm a tendência, em função de sua constituição, a vibrar,o que é prejudicial ao seu bom funcionamento. Essa tendência a vibrar éespecialmente importante visto que as velocidades de trabalho das máquinas-ferramentas atuais estão em constante aumento.
Para evitar esses inconvenientes, foi proposto equipar os porta-ferramentascom um dispositivo de amortecimento das oscilações que permite uma adaptação desua rigidez às condições de trabalho.
Para este fim, conhece-se atualmente, principalmente por US-A-3 447 402, umdispositivo que consiste essencialmente numa massa de amortecimento fixada emum compartimento axial e mantida nesse último por fixação entre massaselasticamente deformáveis, com o ajuste da rigidez sendo realizado por meio de umdispositivo limitador de movimento carregado por mola, com a aferição dessa molapodendo também ser ajustada por meio de um dispositivo com parafuso.
Além disso, conhece-se por FR-A-2 173 957 um amortecedor ajustável paramáquinas-ferramentas que é constituído por um órgão de amortecimento colocadoem um furo axial de um veio de transmissão de porta-ferramenta e ligado a esseveio de transmissão por intermédio de elementos elásticos anulares, fixados sobreextremidades cônicas do órgão de amortecimento e podendo ser comprimidos sobreas tais extremidades a fim de ajustar a rigidez.
O EP-A-0 571 490 descreve outro dispositivo de amortecimento, que éconstituído por um suporte cilíndrico central, alojado no corpo do porta-ferramenta esobre o qual é fixado um corpo amortecedor. Esse corpo amortecedor é ligado aosuporte cilíndrico central por meio de elementos elásticos dispostos nasextremidades do corpo amortecedor e retidos por meio de arruelas ligadas aosuporte central. Um dispositivo similar está descrito em EP-A-1 248 692.
Em todos esses dispositivos conhecidos, a manutenção do órgão deamortecimento no furo axial é efetuada pela ação sobre as extremidades do órgãopor meio de elementos elasticamente deformáveis, isso, todavia, unicamente poração nas referidas extremidades, sem contato desses elementos elasticamentedeformáveis com o gerador do órgão de amortecimento (US-A-3 447 402 e FR-A-2173 957). Os dois documentos que descrevem a utilização de um suporte cilíndricocentral também não prevêem contato do gerador do órgão de amortecimento comum elemento elasticamente deformável que estaria em contato, além disso, com ocompartimento do órgão amortecedor.
Disso resulta que a ação sobre a rigidez de um veio de transmissão equipadocom um tal órgão de amortecimento é unicamente possível pelas extremidades, demaneira que o amortecimento efetua-se sobretudo de maneira axial e não pode sermáximo.
A presente invenção tem por objetivo paliar esses inconvenientes propondo umporta-ferramenta provido de um meio de amortecimento que permita eliminar osefeitos vibratórios devidos aos esforços de corte e às velocidades de usinagem,sendo de concepção e execução simples.
Para este fim, o porta-ferramenta, tal como o cabeçote de fresagem ou o veiode transmissão do porta-fresa, que é provido de um meio de amortecimento sobforma de um corpo alongado disposto em um compartimento de extremidade doporta-ferramenta, de forma e de dimensão correspondentes, e fechado na suaextremidade por um corpo de recepção de um cabeçote de fresagem ou por umelemento porta-fresa, é caracterizado pelo fato de que o meio de amortecimento éde tipo unicamente de absorção radial e é provido de ao menos um meioelasticamente deformável, ao menos perto de cada extremidade, com esses meioselasticamente deformáveis estendendo-se entre o envoltório do meio deamortecimento e a parede do compartimento do porta-ferramenta, sendo fixadosentre a parede do compartimento e o meio de amortecimento, com as extremidadesdo meio de amortecimento estendendo-se entre o compartimento 3 sem tensão.
A invenção será mais bem compreendida graças à descrição abaixo que serefere a modos de realização preferidos, dados a título de exemplos não limitativos eexplicados com referência aos desenhos esquemáticos anexados nos quais:
a figura 1 é uma vista em corte de um porta-ferramenta provido de um meio deamortecimento conforme a invenção;
a figura 2 é uma vista análoga à da figura 1 de uma primeira variante derealização da invenção, e
a figura 3 é uma vista análoga à das figuras 1 e 2 de uma segunda variante derealização da invenção.
As figuras 1 a 3 dos desenhos anexados representam, a título de exemplos, umporta-ferramenta sob forma de cabeçote de fresagem 1, que é provido de um meiode amortecimento 2 sob forma de um corpo alongado disposto em umcompartimento de extremidade 3 do porta-ferramenta 1, de forma e de dimensãocorrespondentes, e fechado na sua extremidade por um corpo 4 de recepção de umcabeçote de fresagem. De maneira conhecida, o fechamento da extremidade docompartimento 3 do porta-ferramenta 1 é realizado por aparafusamento direto docentralizador 41 do corpo 4 de recepção de um cabeçote de fresagem ou porencaixe desse corpo 4 na extremidade do compartimento com fixação por intermédiode um parafuso. As figuras 1 a 3 representam um exemplo de execução dainvenção, mas essa é evidentemente também aplicável pela execução, por exemplo,de um porta-fresa.
De maneira conhecida, o compartimento 3 do porta-ferramenta é realizado paraocasionar somente uma perda de rigidez estática máxima de 5% com relação aocilindro cheio e a profundidade do compartimento é igual a duas vezes o diâmetro doporta-ferramenta 1. No caso de utilização de um porta-ferramenta 1 sob forma decabeçote de fresagem, o corpo 4 de recepção do referido cabeçote de fresagem évantajosamente provido de um centralizador 41 aparafusado com uma rosca fina noporta-ferramenta 1 e bloqueado em rotação por intermédio de espigas nãorepresentadas.
De acordo com a invenção, o meio de amortecimento 2 é de tipo unicamente deabsorção radial e é provido de ao menos um meio 5 elasticamente deformávei, aomenos próximo a cada extremidade, com esses meios 5 elasticamente deformáveisestendendo-se entre o envoltório do meio de amortecimento 2 e a parede docompartimento 3 do porta-ferramenta 1, sendo fixados entre a parede docompartimento 3 e o meio de amortecimento 2, com as extremidades do meio deamortecimento estendendo-se no compartimento 3 sem tensão. Assim, o meio deamortecimento 2 é mantido no compartimento 3 do porta-ferramenta 1 unicamentepelos meios 5 elasticamente deformáveis e suas extremidades são livres comrelação, por um lado, ao fundo do compartimento 3 e, por outro lado, com relação áface traseira do corpo 4 de recepção de um cabeçote de fresagem ou outro. Aausência de tensão nas extremidades do meio de amortecimento 2 permite que todaa ação desse último aconteça exclusivamente no sentido radial.
De preferência, e como mostram as figuras 1 a 3 dos desenhos anexados, osmeios 5 elasticamente deformáveis são vantajosamente elementos anularesrealizados em uma matéria amortecedora e são fixados no meio de amortecimento 2por cooperação com as ranhuras anulares 5' previstas nesse meio deamortecimento 2. Um tal modo de realização do meio de amortecimento 2 permiteeliminar qualquer procedimento de ajuste da rigidez conferido pelo meio deamortecimento 2 e, então, simplificar sua utilização otimizando o funcionamento.
De acordo com outra característica da invenção, o meio de amortecimento 2pode ser equipado com mais de dois meios 5 elasticamente deformáveis.Vantajosamente, num caso assim, os meios 5 elasticamente deformáveis serãodispostos em intervalos regulares e em número igual partindo de cada extremidadeAssim, é possível fazer variar as freqüências de amortecimento e,consequentemente, a rigidez do porta-ferramenta 1.
A fim de evitar um efeito de choque ou de batimento longitudinal do meio deamortecimento 2 no compartimento 3 contra o fundo desse compartimento 3 oucontra o centralizador 41 do corpo 4 de recepção de um cabeçote de fresagem ououtro, é vantajosamente previsto, segundo um primeiro modo de realização dainvenção, equipar cada face de extremidade do meio de amortecimento 2 com umaranhura circular 2' de compartimento de uma junta anular 6, com o comprimento domeio de amortecimento 2 provido de juntas anulares 6 sendo levemente inferior aocomprimento do compartimento 3 fechado pelo centralizador 41 do corpo 4 derecepção de um cabeçote de fresagem ou outro.
Segundo uma variante de realização da invenção e como mostra a figura 2 dosdesenhos anexos, o efeito de choque ou de batimento longitudinal pode serigualmente evitado por uma ranhura circular 3', 41', respectivamente no fundo docompartimento 3 e sobre a face traseira do centralizador 41 do corpo 4 de recepçãode um cabeçote de fresagem ou outro, com essas ranhuras circulares 3', 41' sendoequipadas com juntas anulares 7 e com a distância entre as juntas anulares 7 emposição de fixação do meio de amortecimento 2 sendo vantajosamente levementesuperior ao comprimento do meio de amortecimento 2. Assim, o meio deamortecimento 2 é alojado no porta-ferramenta 1 com uma possibilidade dedeslocamento axial muito pequena, mas sem fixação.
A título de exemplo, os meios 5 elasticamente deformáveis, bem como asjuntas 6 e 7, são preferencialmente realizados sob forma de juntas tóricas em nitrilae o meio de amortecimento 2 é vantajosamente realizado em aço de fortedensidade.
De acordo com a invenção, o meio de amortecimento 2 tem por objetivo reagirem oposição de fase com relação ao deslocamento do porta-ferramenta 1 e assimestabilizar este último. Para este fim, para que o conjunto constituído pelo meio deamortecimento 2 e pelos meios 5 elasticamente deformáveis tenha um efeitomáximo, esse conjunto deve ser colocado em amplitude máxima, quer dizer, o maispróximo possível da aresta de corte, então, no compartimento 3 na parte anterior doporta-ferramenta. Além disso, esse conjunto deve ter uma freqüência própria igual àprimeira freqüência própria do porta-ferramenta 1.
O meio de amortecimento 2 é, então, dimensionado em função dodeslocamento que pode ser permitido ao porta-ferramenta 1.
De preferência, segundo uma outra característica da invenção, o meio deamortecimento 2 apresenta um diâmetro inferior ao do compartimento 3 do porta-ferramenta 1 de cerca de 1 mm e os meios 5 elasticamente deformáveis apresentamum diâmetro exterior superior ao diâmetro interior do compartimento 3 em um valorcompreendido entre 0,1 mm e 0,9 mm. Disso resulta que o meio de amortecimento 2pode teoricamente ter uma folga radial de cerca de 1mm com relação a seudiâmetro, isto é, cerca de 0,5 mm com relação ao raio. A previsão de umsobredimensionamento dos meios 5 elasticamente deformáveis com relação aodiâmetro do compartimento 3 assegura uma fixação sem jogo desse meio deamortecimento 2 no compartimento 3, tendo-se, assim, a obtenção de uma rigidezpredefinida do porta-ferramenta 1.
A busca de uma maior rigidez pode ser solucionada pelo aumento simétrico donúmero de meios 5 elasticamente deformáveis a cada extremidade do meio deamortecimento 2.
A figura 3 dos desenhos anexados representa um outro modo de realização dainvenção, no qual o meio de amortecimento 2 é provido de uma perfuração axial 21que é atravessada por um tubo 8 de alimentação de lubrificante. Esse tubo 8 é, porum lado, fixado permanentemente no porta-ferramenta 1, no fundo docompartimento 3 por colagem ou outro e, por outro lado, reunido por intermédio deuma junta tórica 8' ao centralizador 41 do corpo 4 de recepção de um cabeçote defresagem ou outro. Assim, o tubo 8 atravessa inteiramente o meio de amortecimento2; isso, todavia, sem jamais estar diretamente em contato com este último, nem comqualquer parede que coopere com esse meio de amortecimento 2.
Graças à invenção, é possível realizar um meio de amortecimento para porta-ferramenta que pode ser executado em qualquer tipo de porta-ferramenta e cujodeslocamento efetua-se exclusivamente no sentido radial.
Além disso, esse meio de amortecimento 2 não necessita de nenhum elementocomplementar nem procedimento de ajuste específico, permitindo um funcionamentomáximo.
Evidentemente, a invenção não está limitada aos modos de realizaçãodescritos e representados nos desenhos anexados. São possíveis modificações,sobretudo do ponto de vista da constituição dos diversos elementos ou porsubstituição de equivalentes técnicos, sem sair, entretanto, da área de proteção dainvenção.

Claims (10)

1. "PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO", talcomo o cabeçote de fresagem (1), ou o veio de transmissão do porta-fresa, providode um meio de amortecimento (2) sob forma de um corpo alongado disposto em umcompartimento de extremidade (3) do porta-ferramenta (1), de forma e de dimensõescorrespondentes, e fechado na sua extremidade por um corpo (4) de recepção deum cabeçote de fresagem ou por um elemento porta-fresa, caracterizado pelo fatode que o meio de amortecimento (2) é de tipo unicamente de absorção radial e éprovido de ao menos um meio (5) elasticamente deformável, ao menos perto decada extremidade, com esses meios (5) elasticamente deformáveis estendendo-seentre o envoltório do meio de amortecimento (2) e a parede do compartimento (3) doporta-ferramenta (1), sendo fixados entre a parede do compartimento (3) e o meio deamortecimento (2) e as extremidades do meio de amortecimento estendendo-se nocompartimento (3) sem tensão.
2. "PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO", deacordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos meios (5) elasticamentedeformáveis serem elementos anulares realizados em uma matéria amortecedora eserem fixados no meio de amortecimento (2) por cooperação com ranhuras anulares(5') previstas nesse meio de amortecimento (2).
3. "PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO", deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo meio deamortecimento (2) ser equipado com mais de dois meios (5) elasticamentedeformáveis. fato de que apresenta uma resistência ao rompimento de pelo menos-500 N.
4. "PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO", deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelos meios (5)elasticamente deformáveis serem dispostos em intervalos regulares e em númeroigual partindo de cada extremidade.
5. "PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO", deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado por cada face deextremidade do meio de amortecimento (2) ser equipada com uma ranhura circular(2') de compartimento de uma junta anular (6), com o comprimento do meio deamortecimento (2) provido de juntas anulares (6) sendo levemente inferior aocomprimento do compartimento (3) fechado pelo centralizador (41) do corpo (4) derecepção de um cabeçote de fresagem ou outro.
6. "PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO", deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fundo docompartimento (3) e a face traseira do centralizador (41) do corpo (4) de recepçãode um cabeçote de fresagem ou outro serem equipados com uma ranhura circular(3', respectivamente 41'), com essas ranhuras circulares (3', 41') sendo equipadascom juntas anulares (7) e com a distância entre as juntas anulares (7) em posição defixação do meio de amortecimento (2) sendo levemente superior ao comprimento domeio de amortecimento (2).
7. "PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO", deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo meio deamortecimento (2) estar alojado no porta-ferramenta (1) com uma possibilidade dedeslocamento axial muito pequena, mas sem fixação.
8. "PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO", deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo meios (5)elasticamente deformáveis, bem como as juntas (6 e 7), serem preferencialmenterealizados sob forma de juntas tóricas em nitrila e o meio de amortecimento (2) érealizado num aço de forte densidade.
9. "PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO", deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo meio deamortecimento (2) apresentar um diâmetro inferior ao do compartimento (3) doporta-ferramentas (1) de cerca de 1mm e os meios (5) elasticamente deformáveisapresentarem um diâmetro exterior superior ao diâmetro interior do compartimento(3) em um valor compreendido entre 0,1 mm e 0,9mm.
10. "PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO", deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo meio deamortecimento (2) é provido de uma perfuração axial (21) que é atravessada por umtubo (8) de alimentação de lubrificante.
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